CN101774745A - 一种用于淤泥脱水的储淤管袋及脱水方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于淤泥脱水的储淤管袋，包括管袋本体(1)，其特征在于：所述管袋本体(1)内设置有与电源连接的阳极(2)和阴极(3)。本发明通过电渗有效的提高了储淤管袋脱水效率，进行现场就地脱水固结，清洁高效，能大大缩短排水固结时间；通过管袋壁过滤排出的水可基本达标，避免了沉淀池脱水时有害元素渗入地下造成的二次污染；固结的淤泥可方便运用于各种用土工程，经济效益和社会生态效益显著。

Description

一种用于淤泥脱水的储淤管袋及脱水方法

技术领域

本发明涉及一种用于对城市河道、湖泊淤泥疏浚工程所产生淤泥的进行现场环保高效脱水的储淤管袋，属于现场淤泥脱水工艺技术领域；本发明还涉及利用该储淤管袋进行脱水的方法。

背景技术

据有关部门统计，我国城市河道、湖泊每年的疏浚清淤工程所产生的淤泥量高达7000万吨以上，如何快速有效地处理这些淤泥成为一个迫切的问题。ZL200510095750.2公开了一种城市水域淤泥的就地脱水方法，该专利是一项将污泥输入管袋中进行脱水的技术。管袋淤泥脱水技术是一种相对环保高效的处理方法，但由于河湖淤泥的特殊构造(高含水率、低渗透性)，在管袋围压的作用下外层淤泥脱水情况较好，但由于淤泥的低渗透性，在其固结后形成一道防渗层阻碍了内部水的排出，造成固结程度不均匀，由此需要辅加内部扰动才能有效排水固结。

针对管袋淤泥脱水技术中，淤泥内部水分难以排出的问题，目前国际上采用的主要措施是化学方法，例如采用添加絮凝剂使土颗粒抱团从而与水分离进行脱水。这种工艺流程繁杂，为使絮凝剂能在淤泥中均匀扩散，首先得将掘取的淤泥(含固率约为80％)加水稀释至含固率仅为17％左右，然后充入管袋并添加絮凝剂，待淤泥颗粒抱团脱水后，其体积大幅减小，然后再次向管袋内进行充灌脱水，需多次重复上述步骤直至结束。此工艺存在如下缺陷：其一，从河湖掘取的淤泥含固率约为80％，为达到淤泥脱水固结的目的，流程中却需要先稀释至17％左右，再进行脱水固结，其工艺流程与工艺目标背道而驰；二、需要进行多次稀释、充灌、固结，其工艺流程繁琐，时间较长；三、通过化学物质来使淤泥脱水固结的方法改变了土体原有的化学性质，产生了新的化学物质，在土体的重复利用中易造成二次污染，排出的水分中含有的化学物质可能对环境产生新的污染，同时工厂大量的生产化学添加剂也容易污染周边环境。

另外，采用管袋淤泥脱水技术，管袋的材质对脱水效率的影响也很大。目前国内用于充灌泥浆的管袋均为单层扁丝结构，只适用于充灌砂质土脱水。若以单层扁丝结构管袋充灌淤泥，则单层扁丝无法与土粒形成一有效的反滤层，容易造成土颗粒堵塞袋壁孔隙，丧失排水功能，或者土颗粒从袋壁孔隙流出管袋，丧失持土功能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种脱水速率高和固结均匀性好的用于淤泥脱水的储淤管袋。

本发明的另一目的在于提供利用这种储淤管袋的脱水方法

本发明的目的是这样实现的：一种用于淤泥脱水的储淤管袋，包括管袋本体，其所述管袋本体内设置有与电源连接的阳极和阴极。管袋顶部留一排充灌口，间距3～5米视具体淤泥稠度而定，管袋直径和长度可根据现场地形和工程规模而定，由于管袋是柔性材料可方便地运至储淤地点。利用电渗原理，水流从阳极流向阴极，袋壁为排水面，所以所述阳极设置在管袋本体内部非内壁处；所述阴极设置在管袋本体的内壁。

所述阳极为钢筋，或土工电动材料棒以避免腐蚀；所述阴极为多孔钢管式电极，如外包土工织物反滤，亦可以作为辅助排水通道；也可以用条状的钢丝网作阴极，增大接触面积提高脱水效率。

所述阳极设置在管袋本体内的中上部，通过由内壁伸出的绑扎带固定；所述阴极设置在所述管袋本体的内侧壁和底部内壁，通过由内壁伸出的绑扎带固定。

所述管袋本体材料为市售产品【纤科工业(珠海)有限公司生产的Tencate GeotubeGT500】，由聚丙烯经过三维立体式编织的织造物。采用新型高强高滤三维立体制造物缝制成储淤管袋，能够提高管袋脱水持土性能，其原理是利用编织管袋袋壁的三维立体结构，延长土颗粒流过袋壁的渗径，使土颗粒与袋壁能形成一道天然的反滤层，进而大幅提高了保土反滤性能。

本发明的另一目的是这样实现的：一种利用储淤管袋对淤泥脱水的方法，其特征在于：通过专用的淤泥泵系统将淤泥充灌至储淤袋中，管袋充满封口后，将电极接入稳压直流电源，开始脱水，利用重力、管袋壁压力和电渗的三重作用，淤泥中的水分通过阴极汇集和袋壁的过滤快速排除，袋中的淤泥由流体变为具有一定抗剪强度的塑性体，通过打开管袋壁的接缝，将完成脱水的塑态淤泥取出，并对管袋进行冲洗清理，管袋亦可重复使用，取出的塑态淤泥可提供给其他用土部门(可作为湖堤、河堤的堤心或用于制砖等)，从而实现废弃物资源化回收利用。

本发明在储淤管袋内布置电极，主要是根据电渗原理，流速与电势梯度成正比，水流从阳极流向阴极。袋壁为排水面，所以阴极布置在袋壁，阳极布置在管袋内部。由广义欧姆定律和电流连续性条件知，电流稳定后管袋内的电势分布满足拉普拉斯方程，计算可得不同的电极布置方式在管袋内形成不同的电势分布，由此尽可能的选择电势梯度分布较均匀的电极布置方式，同时考虑水流在重力场作用下向下流动的特点，通过电势场和重力场分布耦合优化设计确定电极的布置形式。由此本发明的电极布置形式比较优选为：在管袋的侧面及底部布置四根阴极，在管袋的中间及其中上部布置两根阳极。根据实际工程的规模、经济性和工期要求，在上述布置原则的基础上也可改变电极的数量。

本发明的有益效果为：

1、本发明通过电渗有效的提高了储淤管袋脱水效率，进行现场就地脱水固结，清洁高效，能大大缩短排水固结时间；通过管袋壁过滤排出的水可基本达标，避免了沉淀池脱水时有害元素渗入地下造成的二次污染；固结的淤泥可方便运用于各种用土工程，经济效益和社会生态效益显著；

2、本发明产品用于淤泥脱水，其脱水时间比单纯管袋淤泥脱水缩短约一半，且具有更好的反滤保土性能，避免了污水的二次污染。

3、本发明产品采用新型高强高滤的三维立体织造织物，有效的延长了土颗粒流过袋壁的渗径，使土颗粒与袋壁能形成一道天然的反滤层，对淤泥具有排水持土作用。在高强、高滤储淤管袋中增加电渗工艺，使水分从管袋中上部的阳极向管壁两侧及底部的阴极流动，既加速了排水效率，又使得整个管袋内淤泥排水充分，固结均匀。克服了单纯依靠管袋和重力作用下脱水不充分，固结不均匀的缺点。

4、本发明方法经济效益高。当今土地使用和相应的运输成本越来越昂贵，其费用占了清淤总成本的很大比重，占地面积越小，脱水周期越短，运输成本越低，则费用也越低。本发明辅加电渗手段来加速脱水，其周期仅为1～3周，比无电渗手段周期缩短了一半，其流程比采用化学固结方法简单甚多，而且可以就地实施免去运输环节。由于新型管袋材料具有高强高滤，耐久性好，可重复利用，如采用电动土工合成材料制作的电极，则电极也可重复利用，如此可节约大量成本。全国每年的疏浚清淤量在7000万吨以上，其经济效益非常可观。

附图说明

图1为电极在管袋内布置的示意图。

图2为阴极与管袋连接方式剖面图。

图3为阳极布置图。

图中1.管袋本体，2.阳极，3.阴极，4.绑扎带，5.加筋带。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例的方式，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1

一种用于淤泥脱水的储淤管袋，包括管袋本体1，所述管袋本体1内设置有与电源连接的阳极2和阴极3。

阳极2为钢筋或土工电动材料棒(不易腐蚀)，阳极共两根，布置在管袋的中部及中上部，通过三根绑扎带4将一个阳极固定，其中两根绑扎带从阴极接出，一根绑扎带缝在顶部，保证充填完后阳极能分别悬在管袋中心和上部的预定位置。

阴极3为多孔钢管外包土工织物反滤，阴极共四根固定在管袋两侧壁和底部，具体方法：在需要固定的管袋内壁位置复合一圈加筋带5以加固管袋壁不被拉破，在加筋带5上缝上用以系阴极管的绑扎带4，此步骤可事先在工厂制作完成，根据管袋实际大小及电极的刚度确定需要加筋带4的数量。

所述管袋本体1由纤科工业(珠海)有限公司生产的Tencate Geotube GT500制成。管袋顶部留一排充灌口，间距3～5米视具体淤泥稠度而定，管袋直径和长度可根据现场地形和工程规模而定，由于管袋是柔性材料可方便的运至储淤地点。

利用储淤管袋对淤泥脱水的方法：在电极上接上电线，从管袋充灌口引出，并接到直流稳压电源上。如工程需加快排水速率，可另增设电极。

用淤泥泵系统将淤泥充灌至管袋中，充灌完毕后可将充灌口以上约20cm处的软管扎紧，通过螺旋接口卸下扎紧段后面的充灌软管。阴阳极接通稳压直流电源开始排水固结，电压一般在24V至72V之间，排水固结过程中土体电阻将会增大，后期应适当增大电压。通过电渗以及重力作用，淤泥中的水分将从管袋中上方的阳极向两侧和底部的阴极流动，淤泥水分将被快速排出，一般固结时间为1～3周。固结完成后，沿缝制缝将管袋拆开，取走淤泥供用土部门使用，淤泥中若含有害物质则运送至垃圾场填埋处理。管袋如需重复利用，可用高压水枪冲洗管袋，达到资源的最大化回收利用。储淤管袋为高强高滤聚丙烯土工管袋，可根据不同的淤泥种类选择不同孔径、不同厚度的管袋材料，三维立体式的袋壁可有效延长淤泥细颗粒的渗漏途径，与土颗粒形成一道天然反滤层，吸附在细小颗粒表面的有害物质则被截留在袋中固结，通过过滤排出的水可基本达到排放所需标准。

Claims (6)

1.一种用于淤泥脱水的储淤管袋，包括管袋本体(1)，其特征在于：所述管袋本体(1)内设置有与电源连接的阳极(2)和阴极(3)。

2.根据权利要求1所述的用于淤泥脱水的储淤管袋，其特征在于：所述阳极(2)设置在管袋本体(1)内部非内壁处；所述阴极(3)设置在管袋本体(1)的内壁。

3.根据权利要求1或2所述的用于淤泥脱水的储淤管袋，其特征在于：所述阳极(2)为钢筋或土工电动材料棒；所述阴极(3)为多孔钢管式电极或条状钢丝网。

4.根据权利要求2所述的用于淤泥脱水的储淤管袋，其特征在于：所述阳极(2)设置在管袋本体(1)内的中上部，通过由内壁伸出的绑扎带(4)固定；所述阴极(3)设置在所述管袋本体(1)的内侧壁和底部内壁，通过由内壁伸出的绑扎带(4)固定。

5.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的用于淤泥脱水的储淤管袋，其特征在于：所述管袋本体(1)由聚丙烯经过三维立体式编织的织造物制成。

6.一种利用储淤管袋对淤泥脱水的方法，其特征在于：将淤泥输送至储淤袋中，将电极接入稳压直流电源，利用重力、管袋壁压力和电渗的三重作用，将淤泥中的水分通过管袋壁过滤排出。

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